Los sistemas multiproceso evolucionan hacia arquitecturas híbridas

Hasta finales de siglo el mundo del multiproceso evolucionará hacia sistemas híbridos que combinen el multiproceso masivamente paralelo (MPP) y el simétrico (SMP). Según la consultora META Group, el mundo MPP está avanzando desde las actuales arquitecturas de no compartición hacia otras basadas en la compartición de recursos, lo que amplía las posibilidades de utilización de estos equipos en nuevas áreas de aplicaciones. Por su parte, META Group cree que NUMA se convertirá en la arquitectura dominante en el ámbito de los servidores de gama alta aproximadamente en 1999 o en el 2000.

Según la consultora META Group, durante 1997 y 1998 los bloques utilizados en los sistemas SMP (CPUs, interconexión, sistemas E/S y sistemas operativos) se utilizarán para la construcción tanto de máquinas de gama baja, es decir, las que utilizan de 2 a 4 CPUs y soportan más de 5000 TPM (transacciones por minuto), como para las de gama alta (sistemas CC-NUMA de más de 32 CPUs). Esto cambiará las relaciones entre los vendedores de hardware y los usuarios de aquí a finales de siglo, de forma que se pasará de un énfasis en la arquitectura de los sistemas a una mayor preocupación por aspectos de disponibilidad y planificación de la capacidad.

META Group cree que el sector se enfrenta a significantes cambios en la arquitectura de los servidores, que impactarán en la totalidad de este mercado, desde los sistemas de trabajo en grupo o departamentales (como la arquitectura SHV SMP en equipos Intel de cuatro vías), hasta los de gama alta, que con arquitecturas como NUMA ofrecen una alternativa a las configuraciones tipo mainframe.

Por otro lado, en el mundo MPP se está produciendo una metamorfosis de las tradicionales arquitecturas de no compartición hacia otras basadas en la compartición de recursos, con lo que los sistemas MPP están comenzando a ser empleados para entornos de aplicaciones comerciales más amplios que los habituales hasta la fecha. Los sistemas MPP están emergiendo como plataformas de gama alta apropiados para un nuevo nicho de aplicaciones, especialmente aquellas en donde la escalabilidad es una función esencial en grandes cuentas de usuarios, pero que aún no requieren recursos de bases de datos totalmente compartidos. En este sentido, las aplicaciones MPP emergentes engloban tipos como los servidores Web o Lotus Notes e implementaciones de tamaño moderado de SAP R/3. Tradicionalmente el conjunto de aplicaciones MPP incluye ámbitos como la supercomputación técnica y científica, los servidores de vídeo, los servidores de Internet o Lotus Notes, la consolidación de servidores, y funciones de data warehouse como son la alimentación del nivel de repositorio intermedio, los data marts o la partición de grandes aplicaciones.

Multiproceso en data warehouses

En el mundo del data warehouse, para el que META augura plataformas hardware heterogéneas basadas tanto en RISC como en Intel, también se realiza una diferenciación acerca de la idoneidad de MPP o SMP. Así, esta consultora asegura que las soluciones de proceso masivamente paralelo son las apropiadas para el manejo limitado y consultas predecibles en grandes cantidades de datos, quedando SMP para otros requerimientos del data warehouse.

Precisamente las tendencias en las bases de datos inciden directamente en la evolución de las tecnologías de multiproceso. Las necesidades de automatización de tareas como la distribución de datos implican unas altas exigencias de hardware, sobre todo porque requieren una transferencia de datos altamente paralelizable. Así, la primera plataforma a la que se envían los datos después de su extracción de las bases de datos operacionales es la realiza la mayor parte del procesamiento de la base de datos. Las aplicaciones de bases de datos procesan una gran cantidad de datos complejos (escaneos paralelos, asociaciones, subconsultas correlacionadas, etc.), lo que exige la utilización de un ancho de banda del subsitema E/S propio de las plataformas de multiproceso masivamente paralelo.

Por contra, las grandes aplicaciones de información, como el análisis dimensional, filtran conjuntos de datos altamente refinados a través de una serie de algoritmos de resumen elaborados. Estas aplicaciones tienden a ser más descentralizadas que las de bases de datos, y precisamente uno de los aspectos que explican este punto es que trabajan muy intensamente con las CPUs. Por eso es común realizar el procesamiento en equipos de sobremesa, aunque también se está migrando paulatinamente esta carga de trabajo a servidores SMP.

Hacia el multiproceso híbrido

Desde el punto de vista de los fabricantes, META Group destaca acciones como la de IBM, que ha apostado por sistemas SMP de gama alta en su familia RS/6000, al añadir nodos SMP de procesadores PowerPC 604 de ocho vías, lo que en opinión de esta consultora convierte a estos equipos SP2 una opción más atractiva en el mercado de aplicaciones comerciales RDBMS. Además, desde META se asegura que junto a los nodos SMP la inclusión de tecnologías de disco compartido y el soporte a memoria compartida en 1998 o 1999 coloca a IBM en el grupo de empresas, como NCR o SNI, que apuestan por la evolución de arquitecturas MPP para incorporan mayores recursos compartidos.

En esta línea META Group destaca los anuncios de empresas como NCR, SNI y Digital. Con el servidor Worldmark 5100M, NCR fue la primera compañía que amplió el soporte de arquitectura a nodos SMP en configuraciones MPP. SNI también se situó en este entorno con la presentación el pasado año de su plataforma de servidor Unix de gama alta Reliant RM1000 Cluster Server. Esta arquitectura combina el ancho de banda propio del MPP interconectado con el subsistema E/S mediante nodos SMP, que soportan las cargas de trabajo centralizadas con datos bajo el entorno habitual Reliant Unix. META asegura que SNI deberá avanzar antes de finales de 1998 hacia verdaderas versiones NUMA con nodos R10000 e interfaces FC-AL.

META Group considera que estas arquitecturas híbridas SMP/MPP son las plataformas ideales para las aplicaciones bajo Oracle Parallel Server (OPS), aunque desafortunadamente, más allá de la complejidad y costes introducidos, la mayoría de las aplicaciones no alcanzan el tipo de escalabilidad permitida por OPS. De ahí que esta consultora no recomiende utilizar sistemas MPP, incluso con nodos SMP, cuando los recursos de proceso de la base de datos excedan las capacidades de un único nodo, como ocurre por ejemplo con SAP R/3.

En el caso particular de IBM, META asegura que los nodos SMP de ocho vías en los sistemas SP2 no parecen ofrecer un rendimiento significativamente mejor que los sistemas de ocho vías RS/6000 SMP, al menos que la aplicación haya sido significativamente reescrita para explotar específicamente las capacidades de la arquitectura de proceso masivamente paralelo.

Esta consultora asegura que las versiones futuras de SP2 se deberán basar en arquitecturas de recursos compartidos. El objetivo a más largo plazo pasa por incorporar nodos de memoria compartida utilizando S-COMA (Simple Cache-Only Memory Access) en lugar de NUMA. A medio plazo (1999/2000), META espera que el eventual sucesor de los sistemas SP2 se base totalmente en una arquitectura de recursos compartidos, lo que le situará como una plataforma de propósito general de gama alta con un amplio soporte de los vendedores de DBMS.

Para los dos próximos años, META Group asegura que la tendencia dominante en MPP será la adopción por parte de estos sistemas de características propias de la arquitectura SMP. De esta forma los sistemas MPP se convertirán en equipos apropiados para un mayor número de aplicaciones comerciales emergentes. Desde un punto de vista tecnológico, META cree que durante 1998/1999 la arquitectura MPP será la propia de sistemas de recursos compartidos; hasta entonces, esta consultora rec